Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Автоматика и автоматизация производственных процессов. Методические указания
.pdf
21
где U
)1()(
уст
с
t
eUtUU
1
2
1
вх
вх
С
RR
RR
вх
вх
ууст
1 RR
R
UU
– напряжение на базе VT1, при котором срабатывает реле
ср
К1. При этом контакты К1.1, включенные в цепь управления реле
К2, будут замкнуты, реле К2 также будет находиться во включенном
состоянии.
Рис.4. Принципиальная электрическая схема ЭРВ
Цепь питания электросекундомера контактами К2.1 разомкну-
та, а цепь питания сигнальной лампочки НL1 – замкнута.
Входным сигналом, определяющим момент начала выдержки
времени ЭРВ, является нажатие кнопки РК. Временная диаграмма
напряжения Uc (t) показана на рис.5. В момент времени t0 нажатием
кнопки РК замыкаются еe контакты 1 – 3, конденсатор разряжается
через сопротивление Rр за время t < 0,01с практически до напряжения Uc = 0, не изменяя исходного состояния схемы.
При отпускании кнопки РК начинается процесс заряда конден-
сатора C1 по цепи + Un, C1, R1, Rn, – U
. Напряжение на базе транзи-
n
стора VT1 растет по экспоненциальному закону
, (1)
где
– постоянная времени заряда конденсатора;
– установившееся напряжение на базе транзисто-
ра VT1.
22
ttT
выдвыд
21выд
ttt
2 отп1 отп2 ср1 ср
ttttt
Рис.5. Временная диаграмма напряжения на конденсаторе:
t0 – момент нажатия кнопки РК; t1 – отпускания;
t2 – момент срабатывания реле K1.
При отпускании кнопки РК в момент времени t1 замыкаются ее
контакты 1–2, к базе транзистора VT1 подключается разряженный
конденсатор C1 и напряжение U на базе транзистора YT1 скачком
уменьшается до нуля. При этом исходное состояние схемы также
скачкообразно изменяется следующим образом: реле K1 и К2 отпус-
каются, контактами K2.1 и К2.2 замыкается цепь питания электросе-
кундомера и размыкается цепь питания сигнальной лампочки.
В момент времени t2 возрастающее напряжение на базе транзистора VT1 достигнет величины U
и схема ЭРВ возвратится в ис-
cp
ходное состояние. Таким образом, электросекундомер зафиксирует
время выдержки
, (2)
где
– время заряда конденсатора C1 до напряжения U
; t
, t
ср1
cp2
, t
отп1
, t
– соответственно время
отп2
δ ср
;
срабатывания и отпускания реле K1 и К2.
В схеме электронного усилителя применены специальные меры, позволяющие увеличить входное сопротивление. Если при этом
выполняется условие R
> R1, то τ = τ1 = R1C1, время t
вх
можно
выд
рассчитать по приближенной формуле
23
ср
у
у
расч выд
ln
UU
U
t
, (3)
При значениях t
числения Т
по формуле (3) снижается. Изменение времени вы-
выд
, соизмеримых с величиной ∆t, точность вы-
выд
держки ЭРВ достигается либо изменением Uy, либо – R1. При больших значениях R1 точность вычисления Т
по формуле (3) умень-
выд
шается вследствие нарушения принятого ранее допущения R1 << Rвх.
Программа и порядок выполнения работы
1. Ознакомиться с расположением блоков лабораторного стен-
да.
2. Установить органы управления стендом в исходное положе-
ние:
на панели блока ТРЩ:
– тумблер «сеть» – «откл.»;
на панели блока ИП:
– тумблер «Ũ» – «откл.»;
– тумблер «Ū» – «откл.»;
– тумблер «Uк» – «откл.»;
– тумблер «30 В – 3 В» – «30 В»;
– тумблер «50 мА – 5 мА» – «50 мА»;
– переключатель «рег. Uc» – «0»;
– переключатель «контроль» – «Uк»;
– тумблер «U
дв
– ручку «рег. Uк» – в крайнее левое положение;
на панели блока ПУ:
– переключатель «контроль реле» – «откл.»;
– тумблер «контроль–работа» – «работа»;
– тумблер «ГИ–ЭРВ» – «ГИ»;
– переключатель «контроль Сс» – «откл.»;
– тумблер «сек.» – «откл.»;
– тумблер «захват» – «откл.»;
– тумблер «Uпд» – «выкл.»;
– Uc» – «Uдв»;
– тумблер «трансф.–индик.» – «трансф.»;
– ручку «амплитуда»– в левое крайнее положение;
– ручку «период» — в левое крайнее положение.
24
3. Снять осциллограммы напряжения на конденсаторе C1 в
процессе заряда через сопротивление R1«период» и разряда через
резистор Rp, для чего необходимо выполнить следующие операции:
1) с помощью внешних проводников подключить «вход У» ос-
циллографа к клеммам «общ.» и «осц.» блока ПУ, а «вход синхр.»
осциллографа – к одной из клемм «U
» блока ПУ, осциллограф пере-
п
вести в режим внешней синхронизации и включить на нем тумблер
«сеть.»;
2) тумблер «сеть» блока ТРЩ поставить в положение «вкл.»;
3) тумблер «Ũ» блока ИП – то же;
4) тумблер «Ū» блока ИП – то же;
5) ручку «амплитуда» блока ПУ поставить в крайнее правое по-
ложение;
6) переключатель «контроль реле» блока ПУ – в положение
«ЭР2»;
7) ручками «синхронизация» и «уровень синхронизации» ос-
циллографа добиться на экране устойчивой картинки, а переключателем «период развертки» добиться того, чтобы на экране осциллографа наблюдался один период процесса заряда и разряда конденса-
тора C1;
8) зарисовать в масштабе осциллограмму при положении ручки
«период» g = 0;
9) снять внешние проводники, соединяющие осциллограф с
блоком ПУ, и выключить его.
4. Измерить в статическом режиме U
релейных схем K1 и К2.
δ ср
С этой целью необходимо произвести следующие операции:
1) тумблер «контроль–работа» блока ПУ поставить в положение «контроль»;
2) тумблер «ГИ–ЭРВ» блока ПУ зафиксировать в положении
«ЭРВ»;
3) переключатель «контроль реле» блока–ПУ поставить в положение «ЭРВ»;
4) внешним проводником соединить клемму «U
вых/Uк
ИП с клеммой «Uк» блока ПУ;
5) тумблер «Uк» блока ИП поставить в положение «вкл.»;
6) ручку «период» блока ПУ – в положение g = 0;
7) нажать кнопку РK блока ПУ и, плавно увеличивая поворотом
» блока
ручки «рег. U
» блока ИП напряжение, определить по показанию
к
вольтметра блока ИП напряжение U
фиксируя моменты срабаты-
ср,
25
вания реле K1 и К2 по загоранию лампочки ЭР блока ПУ. Для уве-
Номер измерения
Измеряемый
параметр
Обозначение
1 2 3 4 5
Среднее
значение
Напряжение на
базе транзистора
VT1 в момент
срабатывания
реле К1 и К2
U
ср
личения точности измерения произвести 5 раз и записать результаты
в табл.1.
Таблица 1
5. Снять зависимость Т
величины зарядного сопротивления R1, т.е. Т
от управляющего напряжения Uy и
выд
= f (Uy), Т
выд
= f (R1),
выд
для чего необходимо выполнить следующее:
1) переключатель «контроль реле» блока ПУ поставить в поло-
жение «ЭРВ»;
2) тумблер «сек.» на блоке ПУ зафиксировать в положении
«вкл.»;
3) соединить внешним проводником клемму «Uк / U
ИП с клеммой «Uк» блока ПУ и установить ручкой «рег. U
» блока
вых
» блока
к
ИП напряжение Uy = 15B по вольтметру блока ИП;
4) ручку потенциометра R1«период» блока ПУ поставить в по-
ложение g = 0;
5) установить стрелки секундомера, расположенного на блоке
ТРЩ, на нулевые отметки поворотом рычага сброса показаний се-
кундомера вверх до упора;
6) нажать и отпустить кнопку РК блока ПУ. При этом секундомер автоматически включается и остановится в момент окончания
времени выдержки. Записать измеренное время выдержки Т
изм
в
табл.2. При измерении интервалов времени свыше 10 с необходимо
сосчитать число n полных оборотов 10–секундной стрелки секундо-
мера и прибавить к показаниям число tn = 10сn;
ответствующих табл.2. Если при установленных параметрах Uy и g
время выдержки Т
переключением тумблера «сек.» блока ПУ в положение «выкл.», за-
тем установить новые значения параметров Uy и g, переключить
7) повторить измерения по пп.3) – 6) при значениях Uy и g, со-
превышает 60 с, измерение следует прекратить
изм
26
тумблер «сек.» блока ПУ в положение «вкл.» и продолжить измере-
T
изм
/ T
расч
, с, при напряжении Uу, В
g
τ, c
15
16
17
18
19
0
2
4
6
8
10
Положение ручки
потенциометра «период»
0 2 4 6 8
10
Величина сопротивления R1,
кОм
0,350
13
26
39
52
65
ния.
Табл.2 заполнять построчно, причем в числителе пишется Т
знаменателе – Т
расч
.
6. Выключить лабораторную установку, поставив тумблер
«сеть» блока ТРЩ в положение «откл.».
в
изм
Таблица 2
7. Произвести обработку экспериментальных данных и оформ-
ление отчета в следующем порядке:
1) по формуле (3) рассчитать теоретические значения Т
значений Uу и g; соответствующих табл.2. Значение U
мое при расчете, следует установить по табл.1. Величина Т = R1C1
определяется расчетом, R1 – по табл. 3.
В связи с большим отклонением емкости электролитического
конденсатора C1 от номинала уточненные значения емкости для раз-
личных стендов следует определять по величине емкости приведен-
ных на стенде.
Расчетные значения Т
2) по данным табл.2 и результатам расчета по п.1) построить
два графика:
а) семейство экспериментальных и расчетных характеристик
записать в табл.2;
выд
выд
, используе-
δ ср
Таблица 3
для
27
Т
= f (U
выд
б) семейство
Т
= f (T), U
выд
Объяснить расхождение экспериментальных и расчетных зави-
симостей.
Отчет должен содержать:
1) принципиальную схему лабораторной установки;
2) табл.1,2 с экспериментальными и расчетными данными;
), Т = const, в одних координатах;
упр
= const, в одних координатах.
упр
Оформление отчета
3) зависимости Т
= f (Uy), T = const; T
выд
= f (T), Uy = const,
выд
построенные по данным табл.2 и результатам расчета.
Контрольные вопросы
1. На каком принципе основывается схема ЭРВ?
2. Укажите на рис.5 цепи заряда и разряда конденсатора C1.
3. Между какими моментами времени определяется время
задержки ЭРВ?
4. Почему уменьшается точность расчета Т
по формуле (3)
выд
при малых и больших значениях сопротивления R1?
5. Какое время выдержки будет иметь ЭРВ, если Uy < U
6. Каково назначение реле К2 в схеме ЭРВ?
7. Как работает схема ЭРВ, начиная с момента отпускания
кнопки PK?
8. Каким образом измеряется время выдержки ЭРВ?
δ ср
?
9. До какого напряжения заряжен конденсатор C1 в исходном
состоянии схемы ЭРВ?
10. Каково назначение электронного усилителя в схеме ЭРВ?
Задание по УИРС
Разработать методику расчета и определить входное сопротив-
ление усилителя, используя результаты экспериментов по измере-
нию времени выдержки.
28
Лабораторная работа №3
c
U
ИССЛЕДОВАНИЕ ДИСТАНЦИОННОЙ ПЕРЕДАЧИ ТИПА
«СЕЛЬСИН»
Цель работы:
1) ознакомиться с принципом работы и схемами включения ди-
станционной электрической передачи типа «сельсин»;
2) определить основные характеристики дистанционной пере-
дачи в индикаторном и трансформаторном режимах работы.
Описание лабораторной установки
В лабораторной работе используются блоки, отмеченные на
рис.1 штриховкой: ТРЩ – токораспределительный щит; ИП – источник питания; ПУ – пульт управления; ИМ1 – блок исполнительного
механизма № 1.
Рис. 1. Схема расположения блоков
лабораторного стенда
Принципиальная электрическая схема передачи типа «сельсин»
представлена на рис.2. Основные элементы: сельсин – датчик (СД)
(расположен в блоке ИМ1); сельсин – приемник (СП) (находится в
блоке ПУ). По конструкции сельсины, в принципе, аналогичны
асинхронным электрическим машинам. Исследуемые сельсины со-
держат однофазные статорные обмотки С1, С2 и трехфазные роторные – Р1, Р2, Р3. Одна или обе статорные обмотки подключаются к
источнику регулируемого напряжения «рег.
», роторные обмотки
29
соединяются через резисторы R1, R2, R3. Выводы этих резисторов
c
C
могут соединяться с помощью переключателя «контроль
» с клем-
мами Кл1 и Кл2, к которым подключается вход осциллографа.
Напряжение, индуктируемое в статорной обмотке сельсина – прием-
ника, измеряется вольтметром переменного тока, расположенным на
блоке ИП. Угол поворота сельсина СД обозначается , сельсина СП
–
.
0
Дистанционная передача на сельсинах может работать в двух
режимах: индикаторном и трансформаторном.
Рис.2. Принципиальная электрическая схема дистанционной
передачи типа «сельсин»
Индикаторный режим
В индикаторном режиме сельсин – приемник поворачивается на
тот угол, который задается сельсином – датчиком, или синхронно
30
вращается вместе с СД, то есть обеспечивается дистанционная пере-
m
E
. cosmEE
cos
1 m
EE
.cos
01
m
EE
вр
М
т
М
вр
т
т
arcsin
M
M
дача угла поворота от датчика к приемнику.
В этом режиме статорные обмотки обоих сельсинов подключаются к сети переменного напряжения. В обмотках С1, С2 создаются
пульсирующие магнитные потоки. Эти потоки индуктируют элек-
тродвижущие силы (ЭДС) в роторных обмотках Р1 – Р3. Если оси
обмоток статора и ротора совпадают, то в обмотках ротора наводит-
ся максимальная ЭДС
.Если ось какой-нибудь обмотки ротора
находится под углом к оси статора, то наводимая ЭДС
Заметим, что обмотки роторов сельсинов СД и СП
включены встречно.
Пусть обмотка Р1 датчика СД повернута на угол ; а Р1 приемника – на угол
но
ров Р2 и Р3. Если углы ≠
. Тогда в них индуктируются ЭДС соответствен-
0
и
ЭДС наведутся и в обмотках рото-
, то не равны и наводимые ЭДС. Раз-
0
ность ЭДС приводит к появлению уравнительных токов в проводах,
соединяющих роторы сельсинов, и обмотках Р1, Р2 и Р3.
Токи в обмотках роторов взаимодействуют с магнитными потоками статорных обмоток С1 и С2, и возникают вращающие моменты
, приложенные к роторам обоих сельсинов. Но ротор
сельсин – датчика СД закреплен на валу механизма с большим мо-
ментом сопротивления и потому заморожен, а второй ротор преодолевает только момент
трения подшипников. Поэтому ротор СП
под действием вращающего момента будет изменять свое положение
до тех пор, пока не выполниться условие – 0 т где
– угол рассогласования, обусловленный моментом
трения.
Трансформаторный режим
В трансформаторном режиме обмотка С2 отключается от сети.
Напряжение питания подается только на статорную обмотку сельси-
на – датчика. Переменный магнитный поток обмотки С1 наводит
ЭДС в обмотках ротора сельсина – датчика, которые приводят к появлению переменных токов в обмотках Р1 – Р3 сельсина – приемни-
ка. Обмотки Р1–Р3 создают переменный магнитный поток, индуктирующий в обмотке С2 приемника напряжение
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]